HTML |
---|
<!--Hide
page title-->
<style>
#title-heading
{
display:none;
}
.page-metadata
{
display:none;
}
</style>
|
...
...
...
De werking van de Verkenner
...
...
...
schematisatie bestaat uit: - Gebiedskenmerken
- oppervlaktewater (waterlichamen)
- afwateringsgebieden
- onderlinge relatie (waterstromen)
- Emissies
- Ecologische parameters
- Kaartmateriaal (zoals shapes)
Voor de invoergegevens |
|
|
|
- De afwateringsgebieden en waterlichamen;
- de koppelingen tussen de verschillende waterlichamen (routing);
- de emissies van water en stoffen; en
- kenmerken ten aanzien van de inrichting en het beheer van de waterlichamen.
Image Removed
Deze informatie wordt bij een berekening gestuurd naar een waterbalans die waterstromen tussen de verschillende waterlichamen en afwateringsgebieden berekend.
Vervolgens wordt de stofbalans berekend. Aan waterstromen worden emissies van stoffen toegekend. In de waterlichamen kan vervolgens nog retentie plaatsvinden van stof. Dit is in de stofbalans opgenomen door middel van een eerste orde afbraakproces.
Na de stofbalans kan de ecologische module een berekening uitvoeren. Naast de concentraties van onder andere nutriënten op de waterlichamen worden kenmerken van de waterlichamen zelf meegenomen.
De ecologie binnen de KRW-Verkenner speelt een grote rol. De KRW-Verkenner bevat daarom een ecologische module voor de regionale wateren die op basis van chemische variabelen en inrichtingsvariabelen de EKR score kan bepalen.
Voor de grote landelijke wateren is een andere ecologische methode ontwikkeld. Deze methode maakt gebruik van ecotopen. Een ecotoop heeft vervolgens een oppervlakte en een soortenlijst. Daarmee is het mogelijk om via de natuurlijke maatlat de EKR score te bepalen.
De gebruiker heeft de mogelijkheid om de uitkomsten van de stofbalans en de ecologische module om te zetten naar een maatlat. Vervolgens kunnen de resultaten gepresenteerd worden in een kaart, een rapport of worden geëxporteerd naar bijvoorbeeld Microsoft Excel voor verdere verwerking.
Maatregelen spelen ook een belangrijke rol in de KRW-Verkenner. De gebruiker kan door middel van een user interface maatregelen opstellen en deze doorrekenen. Op dit moment kan de gebruiker emissie reducerende maatregelen en maatregelen op de ecologie invoeren en doorrekenen.
...
...
maakt de KRW-Verkenner waar mogelijk gebruik van externe databases met beschrijvingen van de hydrologie, emissies en kenmerken van waterlichamen. |
|
|
|
...
Zo kan hydrologische informatie opgehaald worden van bestaande waterkwantiteitsmodellen (bijvoorbeeld SOBEK), emissiegegevens van de EmissieRegistratie en overige gegevens, zoals de inrichting van een waterlichaam of de verstuwingsgraad |
|
|
|
...
van lokale databases van waterbeheerders |
|
|
|
...
...
...
Een KRW-Verkenner schematisatie bestaat uit:
- Water netwerk
- oppervlaktewater (Waterlichamen);
- afwateringsgebieden; en
- onderlinge relatie (waterstromen)
- Emissies
- Ecologische parameters
- Kaartmateriaal
Column |
---|
| Image Added |
|
|
Card |
---|
id | Waterbalans |
---|
label | Waterbalans |
---|
|
|
|
...
...
...
...
...
Waterbalans
...
Op een vooraf vastgelegd netwerk |
|
|
|
...
lozen waterbronnen (afwateringsgebieden, RWZI's etc) op een oppervlaktewatereenheid (SWU) of een afwateringsgebied (Basin). Een |
|
|
|
...
SWU of een Basin loost eventueel wateroverschot op een of meerdere |
|
|
|
...
SWUs. De verdeling van het te lozen water is van te voren vastgelegd. De hoofd-afstromingsrichting is hiermee vastgelegd. |
|
|
|
...
Naast de hoofd-afstromingsrichting kan, |
|
|
|
...
door middel van vaste debieten tussen |
|
|
|
...
...
SWUs en Basinswaterlichamen en afwateringsgebieden, een waterbeweging tegengesteld aan de hoofd-afstromingsrichting |
|
|
|
...
worden opgelegd. Dit is bijvoorbeeld |
|
|
|
...
nodig bij het inlaten van water of bij doorspoeling. De |
|
|
|
...
Image Removed
...
figuur hiernaast illustreert een klein watertransport netwerk. In dit figuur lozen drie bronnen op een Basin en drie bronnen op een SWU. Om het peil in het |
|
|
|
...
Basin te kunnen handhaven, wordt er water ingelaten. Dit water wordt vanuit het bovenste |
|
|
|
...
SWU ingelaten. De waterbalans van het |
|
|
|
...
Basin is dan: 50 + 80 + 200 vanuit de bronnen, plus 40 inlaatwater. De totale stroom van het |
|
|
|
...
...
...
uitgaande stromen als verdamping en wegzijging negerend). De waterbalans van het |
|
|
|
...
SWU waterlichaam wordt dan: 370 + 8 + 20 + 50 + 40 – 40, waarmee het debiet van het onderste naar het bovenste |
|
|
|
...
...
Column |
---|
| Image Added |
|
Section |
---|
Column |
---|
| Het rekenhart van de waterbalans is |
|
|
|
Bij het vastleggen van dergelijke retourstromen in het netwerk van waterlichamen en afwateringsgebieden is het van belang deze als een absoluut debiet op te geven.
wabacore
...
het programma Wabacore. Dit is een steady state waterbalansen model |
|
|
|
...
...
KRW-Verkenner opgezet als pre-processor voor de stofbalans. |
|
|
|
...
Op basis van de user interface, krijgt Wabacore de volgende informatie |
|
|
|
...
door: - Alle rekeneenheden (segmenten
|
|
|
|
...
- ) van de KRW-Verkenner schematisatie. De segmenten worden gevormd door de
|
|
|
|
...
...
...
- links tussen de segmenten
|
|
|
|
...
- .
- Alle belastingen en onttrekkingen van water op de segmenten.
Wabacore maakt een stelsel vergelijkingen dat de waterbalans voor de segmenten weergeeft. De uitgangspunten daarbij zijn: |
|
|
|
...
- Een willekeurig aantal bekende
|
|
|
|
...
...
...
...
...
...
- elk onbekend uitstromend debiet is bekend
|
|
|
|
...
...
- in %) dit debiet van de totale uitstroming
|
|
|
|
...
...
Per segment resulteert dit in een stelsel van vergelijkingen voor de onbekende debieten. |
|
|
|
...
Voor segmenten zonder onbekende uitstroming wordt om reken technische redenen een onbekende uitstroming toegevoegd. Als de invoer consistent is, zal dit debiet een waarde nul krijgen |
|
|
|
...
...
, na het oplossen van het stelsel, weer verwijderd. |
|
|
|
...
Oplossen vergelijkingen waterbalans
Het stelsel van vergelijkingen wordt eerst gereduceerd, door directe substitutie van vergelijkingen |
|
|
|
...
, tot 1 onbekende. Dit wordt herhaald totdat er geen direct oplosbare vergelijkingen meer zijn. In fysische termen betekent dit dat lijnvormige strengen van segmenten die aan het "vermaasde" netwerk vastzitten opgelost worden. Het resterende stelsel wordt opgelost via directe |
|
|
|
...
matrix-inversie volgens de LU-decompositie-methode. Deze aanpak is gekozen omdat directe |
|
|
|
...
matrix-inversie voor grote stelsels (b.v. de landelijke applicatie, ca. 20 000 onbekenden) niet mogelijk is vanwege een te groot beslag op het interne geheugen. |
|
|
|
...
Card |
---|
id | Stofbalans |
---|
label | Stofbalans |
---|
|
Column |
---|
| Alle inkomende en uitgaande stofstromen |
|
|
...
Stofbalans
...
moeten vooraf aan de KRW-Verkenner worden opgegeven. De benodigde gegevens zijn te verkrijgen uit verschillende databronnen |
|
|
...
, zoals: - Meetgegevens van het te beschrijven watersysteem
|
|
|
...
...
- (bijvoorbeeld de Emissieregistratie
|
|
|
...
- )
- Modelstudies (bijvoorbeeld
|
|
|
...
Omdat deze databronnen met onzekerheden omgeven zijn |
|
|
...
, is een goede analyse van de |
|
|
...
beschikbare data nodig voordat er begonnen wordt met het vullen van de KRW-Verkenner. Voorafgaand aan het oplossen van de stofbalans, heeft de KRW-Verkenner al een waterbalans opgelost |
|
|
...
...
een belangrijke input bron |
|
|
...
is voor de stofbalans. De |
|
|
...
...
stofafvoer uit een bovenstrooms |
|
|
...
...
invoer gebruikt door een benedenstrooms |
|
|
...
segment en het bovenstrooms segment beïnvloedt daarmee dus de stofconcentratie van het benedenstrooms segment. In principe kan de KRW-Verkenner |
|
|
...
...
, maar standaard zijn er vier stoffen |
|
|
...
opgenomen: totaal stikstof, totaal fosfaat, chloride en het biologisch zuurstofverbruik (BZV). Deze vier stoffen zijn nodig voor de ecologische module en kunnen daarom niet worden gewijzigd. |
|
|
...
De KRW-Verkenner maakt, net als de waterbalans, gebruik van een steady state oplossing. Dat wil zeggen dat voor een rekeneenheid ( |
|
|
...
...
M
...
Basin) het volgende geldt: Image Modified |
|
|
Waarin:
Waar M staat voor massa (g) |
|
|
...
...
voor instromende debieten (m3/s) |
|
|
...
...
voor uitstromende debieten (m3/s) |
|
|
...
Cin
...
, Cin voor stofconcentraties van het instromende |
|
|
...
...
C
...
Concentratie van stof in het rekenbakje
...
V
...
, C voor de stofconcentratie in het segment, V voor het volume van het segment (m3) |
|
|
...
k
...
en k de afbraakconstante van een stof (1/d) |
|
|
...
Retentie
...
. De afbraakconstante kan per stof worden opgegeven |
|
|
...
...
en kan temperatuurafhankelijk worden gemaakt. Voor de afbraakconstante wordt de volgende formulering wordt gebruikt: Image Added Waar k20 staat voor de afbraakconstante bij 20 °C (1/d), θ voor de temperatuurscoëfficiënt (default 1.047 (-)) en T voor de watertemperatuur (°C). Daarnaast is de retentie ruimtelijk differentieerbaar door middel van een "Tag" aan een SWU of Basin toe te kennen. |
|
Card |
---|
|
Section |
---|
Column |
---|
| Op basis van kennisregels worden de effecten van maatregelen op de EKR scores van de vier biologische kwaliteitselementen ( |
|
|
|
...
waterplanten, fytoplankton, macrofauna |
|
|
|
...
...
) berekend. De EKR-scores worden berekend op SWU niveau. De KRW-Verkenner bevat |
|
|
|
...
- Regionale kennisregels; en
- Landelijke kennisregels
Image Removed
...
2 rekenmodulen die de EKR scores op verschillende manieren berekend. De 2 rekenmodulen worden onderscheiden op basis van het KRW-watertype en worden geclassificeerd als rijkswater of regionaal water. In onderstaande tabellen zijn de typen weergegeven. |
|
|
|
...
Met het importeren of genereren van rekeneenheden |
|
|
|
...
...
...
KRW-Watertype | Ecotopen | Regionale wateren |
M1a/b | | x |
M2 | | | x |
M3 | | x |
M4 | | x |
M6a/b | | x |
M7a/b | | x |
M8 | | x |
M10 | | x |
M14 | x | x (default) |
M20 | x | x (default) |
M21 | x | |
M23 | | x |
M27 | | x |
M30 | | x |
M31 | | x |
KRW-Watertype | Ecotopen | Regionale wateren |
R4 | | x |
R5 | | x |
R6 | | x |
R7 | x | |
R8 | x | |
R12 | | x |
R13 | | x |
R14 | | x |
R15 | | x |
R16 | x | |
R17 | | x |
R18 | | x |
KRW-Watertype | Ecotopen | Regionale wateren |
O2 | x | |
Regionale wateren
De regionale kennisregels zijn gebaseerd op data van regionale wateren. De data is opgeslagen in een dataset die door RoyalHaskoning-DHV wordt beheerd (Evers et al, 2009). De database bevat relaties tussen EKR-score en verschillende waterkwaliteit- en inrichtingsvariabelen voor een groot aantal waterlichamen in Nederland. In 2009 zijn voor de ex-ante evaluatie regressiebomen afgeleid uit de data.
De KRW-watertypen zijn ingedeeld in 8 clusters. Per cluster zijn rekenregels afgeleid per biologisch kwaliteitselement.
- Langzaamstromende beken (R4, R5, R6, R12)
- Snelstromende beken (R13, R14, R15, R17, R18)
- Sloten (M1a/b, M2, M8)
- Kanalen (M3, M4, M6a/b, M7a/b, M10)
- Ondiepe meren (M14, M23, M25, M27)
- Diepe meren (M16, M20)
- Zwak brakke wateren (M30)
- Brakke tot zoute wateren (M31)
Voor ieder cluster zijn een aantal stuurvariabelen van belang. In onderstaande tabel zijn per cluster de stuurvariabelen weergeven. De gebruiker van de KRW-Verkenner kan de chemische variabelen door de stofbalans van de Verkenner laten berekenen. Een andere mogelijkheid is dat de gebruiker de ecologische module loskoppelt van de stofbalans en baseert op metingen van de chemische variabelen.
Rijkswateren
Op dit moment is de ontwikkeling van rekenregels voor Rijkswateren nog in volle gang. De methodiek die hier gebruikt wordt is gebaseerd op ecotopen als rekeneenheden. Een waterlichaam bestaat hierbij uit verschillende ecotopen, die elk een specifieke soortenlijst bevatten. De soorten kunnen direct vertaald worden in EKR-scores door gebruik te maken van de KRW-maatlatten. Door een oppervlaktegewogen berekening te maken wordt een soortenlijst gegenereerd (macrofauna is hierbij een uitzondering) per waterlichaam en aan de hand hiervan wordt de EKR-score berekend. Een verandering in de ecotoopcompositie door bijvoorbeeld het nemen van een inrichtingsmaatregel heeft op deze manier effect op de EKR-score. Kijk bij Archief voor meer informatie.
...
...
daarbij behorende rekenmethode gezet. De regionale kennisregels zijn gebaseerd op data van regionale wateren. De data is opgeslagen in een database die door RoyalHaskoning-DHV wordt beheerd. De database bevat relaties tussen EKR-score en verschillende waterkwaliteit- en inrichtingsvariabelen voor een groot aantal waterlichamen. Voor de regionale ecologische toepassing van de KRW-Verkenner kan de gebruiker kiezen uit drie methoden: - Regressiebomen,
- Random forest, Royal Haskoning
- PUNN neuraal network, Witteveen+Bos.
De random forest methode heeft de meest voorspellende kracht (Van der Linden et al., 2021) en is daarom de default ecologie methode voor regionale toepassingen. De andere twee methoden zijn ook opgenomen in de KRW-Verkenner, maar kunnen niet direct door de gebruiker geselecteerd worden. Mocht een gebruiker toch 1 van deze 2 methode willen gebruiker, dan kan contact opgenomen worden met de KRW-Verkenner helpdesk. De KRW-watertypen zijn ingedeeld in 10 clusters (zie de 2 tabellen hieronder). Per cluster zijn rekenregels afgeleid per biologisch kwaliteitselement waarbij een aantal stuurvariabelen van belang zjin (zie tabel verder naar beneden). Voor de benodigde invoer voor de stuurvariabelen kan de gebruiker de KRW-Verkenner de chemische variabelen laten berekenen of de gebruiker kan hiervoor metingen gebruiken. Beschrijving en vergelijking van de drie methoden, Deltares rapport 2021: download hier. |
|
Section |
---|
Column |
---|
|
KRW-Watertype Rivieren | Cluster | Omschrijving | Rijkswater | Regionale wateren |
---|
R4 | Langzaam stromende beken | Permanent langzaam stromende bovenloop op zand | | x | R5 | Langzaam stromende beken | Langzaam stromende middenloop/benedenloop op zand | | x | R6 | Langzaam stromende beken | Langzaam stromend riviertje op zand/klei | | x | R7 | Rivier/nevengeul | Langzaam stromende rivier/nevengeul op klei/zand | x | | R8 | Brakke tot zoute wateren | Zout getijdenwater (uitlopers rivier) op zand/klei | x | | R12 | Langzaam stromende beken | Langzaam stromende middenloop/benedenloop op veenbodem | | x | R13 | Snel stromende beken | Snel stromende bovenloop op zand | | x | R14 | Snel stromende beken | Snelstromende middenloop/benedenloop op zand | | x | R15 | Snel stromende beken | Snelstromend riviertje op kiezelhoudende bodem | | x | R16 | Rivier/nevengeul | Snelstromende rivier/nevengeul op zandbodem of grind | x | | R17 | Snel stromende beken | Snelstromende bovenloop op kalkhoudende bodem | | x | R18 | Snel stromende beken | Snelstromende middenloop/benedenloop op kalkhoudende bodem | | x | R19 | Doorstroommoerassen | Doorstroommoeras |
| x | R20 | Moerasbeken | Moerasbeek |
| x | O2 | Estuarium | Estuarium met matig getijverschil | x | |
|
Column |
---|
|
KRW-Watertype Meren | Cluster | Omschrijving | Rijkswater | Regionale wateren |
---|
M1a/b | Sloten | Gebufferde sloten op minerale bodem | | x | M2 | Sloten | Zwak gebufferde sloten | | x | M3 | Kanalen | Gebufferde (regionale) kanalen | | x | M4 | Kanalen | Zwak gebufferde (regionale) kanalen | | x | M6a/b | Kanalen | Grote ondiepe kanalen | | x | M7a/b | Kanalen | Grote diepe kanalen | | x | M8 | Sloten | Gebufferde laagveen sloten | | x | M10 | Kanalen | Laagveen vaarten en kanalen | | x | M14 | Ondiepe meren | Ondiepe (matig grote) gebufferde plassen | x | x (default) | M16 | Diepe meren | Diepe gebufferde meren | x | x (default) | M20 | Diepe meren | Matig grote diepe gebufferde meren | x | x (default) | M21 | Diepe meren | Grote diepe gebufferde meren | x | | M23 | Ondiepe meren | Ondiepe kalkrijke (grotere) plassen | | x | M27 | Ondiepe meren | Matig grote ondiepe laagveenplassen | | x | M30 | Zwak brakke wateren | Zwak brakke wateren | | x | M31 | Brakke tot zoute wateren | Brakke tot zoute wateren | | x |
|
|
Stuurvariabelen | Klassen/eenheid | Range | Omschrijving | Relevant voor welke clusters |
---|
Meandering | 5 | 1 – 5 | 1= recht + normprofiel, 2= gestrekt + natuurlijk dwarsprofiel, 3 = zwak slingerend, 4 = slingerend, 5 = vrij meanderend | Langzaam stromende beken, Snelstromende beken, Doorstroommoerassen, Moerasbeken | Verstuwing (stuw) | 3 | 1 – 3 | 1 = sterk gestuwd zonder vistrappen, 2 = gestuwd met vistrappen, 3 = ongestuwd | Langzaam stromende beken, Snelstromende beken, Doorstroommoerassen, Moerasbeken | Beschaduwing (schaduw) | 3 | 1 – 3 | 1 = onbeschaduwd zonder ruigte op de oevers, 2 = gedeeltelijk beschaduwd of ruigte op de oever, 3 = grotendeels of geheel beschaduwd | Langzaam stromende beken, Snelstromende beken, Doorstroommoerassen, Moerasbeken | Oeverinrichting | 3 | 1 – 3 | 1 = beschoeid of steil en onbegroeid, 2 = riet/helofyten, 3 = moeras + riet/helofyten | Sloten, Kanalen, Ondiepe meren, Diepe meren, Zwak brakke wateren, Brakke tot zoute wateren | Peilbeheer | 3 | 1 – 3 | 1 = tegennatuurlijk, 2 = stabiel, 3 = natuurlijk | Sloten, Kanalen, Ondiepe meren, Diepe meren, Zwak brakke wateren, Brakke tot zoute wateren | Onderhoud | 2 | 1 – 2 | 1 = intensief, 2 = extensief | Sloten, Kanalen, Zwak brakke wateren, Brakke tot zoute wateren | Scheepvaart | 2 | 1 – 2 | 1 = intensief bevaren, 2 = niet of nauwelijks bevaren | Kanalen | Connectiviteit | 3 | 1 – 3 | 1 = geïsoleerd, 2 = periodiek geïsoleerd, 3 = open verbinding | Zwak brakke wateren, Brakke tot zoute wateren | Doorzicht | m | 0,05 – 5,00 | Zomergemiddelde Secchi diepte waarde, range 0.03 - 12 | Kanalen, Ondiepe meren, Diepe meren, Zwak brakke wateren, Brakke tot zoute wateren | Stikstof totaal (Ntot) | mg N/l | 0,67 – 100 | Zomergemiddelde (april-september)), maat voor eutrofiëring | Langzaam stromende beken, Snelstromende beken, Sloten, Kanalen, Ondiepe meren, Diepe meren, Zwak brakke wateren, Brakke tot zoute wateren, Doorstroommoerassen, Moerasbeken | Fosfor totaal (Ptot) | mg P/l | 0,01 – 10 | Zomergemiddelde (april-september)), maat voor eutrofiëring | Langzaam stromende beken, Snelstromende beken, Sloten, Kanalen, Ondiepe meren, Diepe meren, Zwak brakke wateren, Brakke tot zoute wateren, Doorstroommoerassen, Moerasbeken | BZV (BOD) | mg O2/l | 0,5 – 20 | Zomergemiddelde (april-september)), maat voor organische belasting | Langzaam stromende beken, Snelstromende beken, Doorstroommoerassen, Moerasbeken | Chloride | mg Cl/l | 100 – 15000 | Zomergemiddelde (april-september), maat voor verzoeting | Zwak brakke wateren, Brakke tot zoute wateren | Toxiciteit (msPAF) | (-) | 0,00 – 1,00 | Fractie, maat voor toxiciteit | Langzaam stromende beken, Snelstromende beken, Sloten, Kanalen, Ondiepe meren, Diepe meren, Zwak brakke wateren, Brakke tot zoute wateren, Doorstroommoerassen, Moerasbeken | Ammonium (NH4) | mg NH4/l | 0,02 – 48,80 | Maximale concentratie | Langzaam stromende beken, Snelstromende beken, Sloten, Kanalen, Ondiepe meren, Diepe meren, Zwak brakke wateren, Brakke tot zoute wateren, Doorstroommoerassen, Moerasbeken |
|
Card |
---|
id | Maatregelen |
---|
label | Maatregelen |
---|
|
Section |
---|
Column |
---|
| In de KRW-Verkenner zijn een groot aantal maatregelen en hun effecten voorgeprogrammeerd. Globaal worden de maatregelen onderverdeeld in drie categorieën |
|
|
|
...
...
- puntbronnen
- Maatregelen op diffuse bronnen
- Maatregelen gericht op inrichting en het beheer (ecologie).
De maatregelen kunnen generiek of locatiespecifiek worden toegepast. Daarnaast is er de mogelijkheid om de maatregelen in de tijd |
|
|
|
...
...
Voor zeer complexe maatregelpakketten waarbij, |
|
|
|
...
door bijvoorbeeld ingrijpende hydrologische aanpassingen |
|
|
|
...
of grote planologische ingrepen, |
|
|
|
...
effecten op zowel emissies (locaties van emissiebronnen) |
|
|
|
...
als inrichtingsmaatregelen worden doorgevoerd, kan het |
|
|
|
...
nodig zijn om nieuwe databases voor de hydrologie, emissies en/of gebiedskenmerken in te lezen. |
|
|
|
...
Op deze manier kunnen ook effecten van andere, niet specifiek ten behoeve van de KRW genomen maatregelen |
|
|
|
...
worden doorgerekend, mits ze een kwantificeerbaar effect hebben op hydrologie, emissies of gebiedskenmerken. |
|
|
|
...
Column |
---|
| Image Added |
|
|
|
Section |
---|
Column |
---|
| Image Added |
|
...
...
De effecten van maatregelen en maatregelpakketten worden inzichtelijk gemaakt aan de hand van kaarten, tabellen, diagrammen en rapportages. De nieuwe User Interface van de KRW-Verkenner zal de mogelijkheid hebben een aantal varianten te vergelijken. Hieronder is een voorbeeld te zien van de User Interface van de KRW-verkenner met een grafiek van de totale stikstof concentratie in een demo model.
Image Removed | Image Removed |
...
...